Enunciado
Mecânica e Resistência dos Materiais - Mecânica para Engenharia: Estática Volume 1 - 6ª Edição - James L. Meriam, L. Glenn Kraige- Ed: 6º - Capítulo 5.9 - Ex. 194
194- O tampão de ferro fundido fecha o tubo de drenagem de um tanque aberto de água doce, que está cheio até uma altura de . Determine a força trativa necessária para remover o tampão sobre o buraco cônico. Existe pressão atmosférica no tubo de drenagem e na área de vedação, a medida que o tampão está sendo removido. Despreze o atrito mecânico entre o tampão e suas superfícies de contato.
Passo 1
Como essa rolha (ou tampão mesmo) não está em contato total com a água então ela não terá influência do empuxo, somente da pressão da água no fundo do chão. Desenhando o sistema de forças nós teremos:
Fazendo a somatória das forças verticais nós teremos:
Passo 2
A pressão da água a da superfície em água doce será de:
E a força no tampão será a força aplicada na face circular de de diâmetro. Logo:
Passo 3
Já o peso do tampão será calculado como:
Onde a densidade do ferro fundido pela tabela do anexo é de:
E o seu volume é o volume do tronco de cone, que é dado por:
Onde é a altura, o raio maior e o raio menor:
Calculando o peso do tampão temos:
Passo 4
Substituindo os valores na equação de forças temos: